CN104776959A - 一种回转体赤道转动惯量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回转体赤道转动惯量测量方法，其具体步骤为：先将测试工装固定在摆架上，在平衡状态时，对摆架施加一瞬时驱动力矩，摆架及产品测试工装便会围绕转轴自由扭振，测量并记录此状态的扭振周期，称为空盘周期；在平衡状态时对摆架施加一瞬时驱动力矩，摆架、产品测试工装及产品一起便会围绕转轴自由扭振，测量并记录此状态的扭振周期；通过这两次的周期测量值，可计算出回转体围绕测试设备转轴的转动惯量的大小。该发明方法能有效地测量回转体赤道转动惯量，测量方便，能有效地准确地予以测量，改善了测量效果，使用方便。

Description

一种回转体赤道转动惯量测量方法

技术领域

本发明涉及回转体技术领域，具体涉及一种回转体赤道转动惯量测量方法。

背景技术

卧式转动惯量测试法解决了以往长径比较大的待测物测试轴向转动惯量时必须竖直安装的问题，并且实现了赤道转动惯量与极转动惯量测试合二为一的结构，使得对于长径比较大、较重的待测物只要一次吊装便可以测得赤转动惯量。赤转动惯量的测量方法是扭摆法测量。采用扭杆作为赤道转动惯量测试的驱动单元，扭杆具有测试精度高、线性度好、抗测向偏载能力强等优点，是国际上先进的测量转动惯量的方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回转体赤道转动惯量测量方法，以便更好地针对回转体赤道转动惯量进行测量，改善测量效果，方便更好地使用。

为了解决上述问题，本发明技术方案如下：

一种回转体赤道转动惯量测量方法，其具体步骤为：先将测试工装固定在摆架上，在平衡状态时，对摆架施加一瞬时驱动力矩，摆架及产品测试工装便会围绕转轴自由扭振，测量并记录此状态的扭振周期，称为空盘周期；在平衡状态时对摆架施加一瞬时驱动力矩，摆架、产品测试工装及产品一起便会围绕转轴自由扭振，测量并记录此状态的扭振周期；通过这两次的周期测量值，可计算出回转体围绕测试设备转轴的转动惯量的大小。

上述测量方法，具体计算步骤为：

根据转动定律，工装、转轴和待测物体所成的系统运动方程为：

Jφ'+Kφ+M＝0  (1)

式中，J为转动惯量；K为弹簧的扭转系数；M为阻尼力矩；Φ为角位移。若忽略阻尼的影响有：

φ'+ω²φ＝0  (2)

式中：

${\mathrm{\ω}}^2=\frac{K}{J}---\left(3\right)$

因为：

${\mathrm{\ω}}^2={\left(\frac{2\mathrm{\π}}{T}\right)}^2=\frac{K}{J}---\left(4\right)$

所以有：

$J=\frac{K}{4{\mathrm{\π}}^2}{T}^2---\left(5\right)$

式中，J为扭摆系统本身的转动惯量J₀和待测物体转动惯量J_d之和。因此式可写为：

$J_d=\frac{K}{4{\mathrm{\π}}^2}{T}^2-J_0=A{T}^2-J_0---\left(6\right)$

式中，它是一个常数，由扭摆的螺旋弹簧所决定。

这就是测量转动惯量的计算公式，由式(6)可知，如果A与J₀给定，只要测出托盘加待测物后的振动周期T，就可以算出待测物体的转动惯量J_d。

进一步地，A和J₀计算方法如下：

首先，测试仪上放置第一标准体，测量振动周期T_b1。根据式(6)有：

$J_{b1}=A{T}_{b1}^2-J_0---\left(7\right)$

然后，测试仪上放置第二标准体，测量其振动周期T_b2，根据式(7)有：

J_b2＝AT_b2 ²-J₀  (8)

由式(7)和(8)得：

$A=\frac{J_{b1}-J_{b2}}{T_{b1}^2-T_{b2}^2}---\left(9\right)$

$J_0=\frac{J_{b1}-J_{b2}}{T_{b1}^2-T_{b2}^2}{T}_{b1}^2-J_{b1}---\left(10\right)$

式中：J_b1为第一标准体转动惯量的理论值；J_b2为第二标准体转动惯量的理论值；T_b1为加第一标准体后扭摆振动周期；T_b2为加第二标准体后扭摆振动周期。

标准体转动惯量理论值通过计算得出：如第一标准体的重量为M₁、直径为Φ₁、长度为L₁，则第一标准体的极转动惯量为第一标准体的赤道转动惯量为

该发明有益效果在于：该发明方法能有效地测量回转体赤道转动惯量，测量方便，能有效地准确地予以测量，改善了测量效果，使用方便。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例

本实施例中的回转体赤道转动惯量测量方法，其具体步骤为：先将测试工装固定在摆架上，在平衡状态时，对摆架施加一瞬时驱动力矩，摆架及产品测试工装便会围绕转轴自由扭振，测量并记录此状态的扭振周期，称为空盘周期；在平衡状态时对摆架施加一瞬时驱动力矩，摆架、产品测试工装及产品一起便会围绕转轴自由扭振，测量并记录此状态的扭振周期；通过这两次的周期测量值，可计算出回转体围绕测试设备转轴的转动惯量的大小。

上述测量方法，具体计算步骤为：

根据转动定律，工装、转轴和待测物体所成的系统运动方程为：

Jφ'+Kφ+M＝0  (1)

式中，J为转动惯量；K为弹簧的扭转系数；M为阻尼力矩；Φ为角位移。若忽略阻尼的影响有：

φ'+ω²φ＝0  (2)

式中：

${\mathrm{\ω}}^2=\frac{K}{J}---\left(3\right)$

因为：

${\mathrm{\ω}}^2={\left(\frac{2\mathrm{\π}}{T}\right)}^2=\frac{K}{J}---\left(4\right)$

所以有：

$J=\frac{K}{4{\mathrm{\π}}^2}{T}^2---\left(5\right)$

式中，J为扭摆系统本身的转动惯量J₀和待测物体转动惯量J_d之和。因此式可写为：

$J_d=\frac{K}{4{\mathrm{\π}}^2}{T}^2-J_0=A{T}^2-J_0---\left(6\right)$

式中，它是一个常数，由扭摆的螺旋弹簧所决定。

这就是测量转动惯量的计算公式，由式(6)可知，如果A与J₀给定，只要测出托盘加待测物后的振动周期T，就可以算出待测物体的转动惯量J_d。

进一步地，A和J₀计算方法如下：

首先，测试仪上放置第一标准体，测量振动周期T_b1。根据式(6)有：

$J_{b1}=A{T}_{b1}^2-J_0---\left(7\right)$

然后，测试仪上放置第二标准体，测量其振动周期T_b2，根据式(7)有：

J_b2＝AT_b2 ²-J₀  (8)

由式(7)和(8)得：

$A=\frac{J_{b1}-J_{b2}}{T_{b1}^2-T_{b2}^2}---\left(9\right)$

$J_0=\frac{J_{b1}-J_{b2}}{T_{b1}^2-T_{b2}^2}{T}_{b1}^2-J_{b1}---\left(10\right)$

式中：J_b1为第一标准体转动惯量的理论值；J_b2为第二标准体转动惯量的理论值；T_b1为加第一标准体后扭摆振动周期；T_b2为加第二标准体后扭摆振动周期。

标准体转动惯量理论值通过计算得出：如第一标准体的重量为M₁、直径为Φ₁、长度为L₁，则第一标准体的极转动惯量为第一标准体的赤道转动惯量为

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种回转体赤道转动惯量测量方法，其特征在于：其具体步骤为：先将测试工装固定在摆架上，在平衡状态时，对摆架施加一瞬时驱动力矩，摆架及产品测试工装便会围绕转轴自由扭振，测量并记录此状态的扭振周期，称为空盘周期；在平衡状态时对摆架施加一瞬时驱动力矩，摆架、产品测试工装及产品一起便会围绕转轴自由扭振，测量并记录此状态的扭振周期；通过这两次的周期测量值，可计算出回转体围绕测试设备转轴的转动惯量的大小。

2.根据权利要求1所述的回转体赤道转动惯量测量方法，其特征在于：所述测量方法中，具体计算步骤为：

根据转动定律，工装、转轴和待测物体所成的系统运动方程为：

Jφ'+Kφ+M＝0    (1)

式中，J为转动惯量；K为弹簧的扭转系数；M为阻尼力矩；Φ为角位移；若忽略阻尼的影响有：

φ'+ω²φ＝0    (2)

式中：

${\mathrm{\ω}}^2=\frac{K}{J}---\left(3\right)$

因为：

${\mathrm{\ω}}^2={\left(\frac{2\mathrm{\π}}{T}\right)}^2=\frac{K}{J}---\left(4\right)$

所以有：

$J=\frac{K}{{4\mathrm{\π}}^2}{T}^2---\left(5\right)$

式中，J为扭摆系统本身的转动惯量J₀和待测物体转动惯量J_d之和；因此式可写为：

$J_d=\frac{K}{{4\mathrm{\π}}^2}{T}^2-J_0={\mathrm{AT}}^2-J_0---\left(6\right)$

式中，它是一个常数，由扭摆的螺旋弹簧所决定；

这就是测量转动惯量的计算公式，由式(6)可知，如果A与J₀给定，只要测出托盘加待测物后的振动周期T，就可以算出待测物体的转动惯量J_d。

3.根据权利要求2所述的回转体赤道转动惯量测量方法，其特征在于：A和J₀计算方法如下：

首先，测试仪上放置第一标准体，测量振动周期T_b1；根据式(6)有：

$J_{b1}={\mathrm{AT}}_{b1}^2-J_0---\left(7\right)$

然后，测试仪上放置第二标准体，测量其振动周期T_b2，根据式(7)有：

J_b2＝AT_b2 ²-J₀    (8)

由式(7)和(8)得：

$A=\frac{J_{b1}-J_{b2}}{T_{b1}^2-T_{b2}^2}---\left(9\right)$

$J_0=\frac{J_{b1}-J_{b2}}{T_{b1}^2-T_{b2}^2}{T}_{b1}^2-J_{b1}---\left(10\right)$

式中：J_b1为第一标准体转动惯量的理论值；J_b2为第二标准体转动惯量的理论值；T_b1为加第一标准体后扭摆振动周期；T_b2为加第二标准体后扭摆振动周期；

标准体转动惯量理论值通过计算得出：如第一标准体的重量为M₁、直径为Φ₁、长度为L₁，则第一标准体的极转动惯量为第一标准体的赤道转动惯量为